超細晶純鈦無毒，具有良好的生物相容性和優異的機械性能，受到醫學研究者的青睞[1]
目前，大尺寸塊體超細晶純鈦的有效制備方式是劇烈塑性變形[2]
等徑彎曲通道變形(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)是最具工業應用前景的劇烈塑性變形技術之一
但是，ECAP變形的均勻性較差且存在晶粒細化極限和強度極限[3]
ECAP變形后進行塑性變形處理(冷拔、軋制和旋鍛等)，能進一步細化晶粒和提高強度[4,5]
在結構件的服役過程中，疲勞性能極為重要
結構件的使用壽命，分為疲勞裂紋萌生壽命和疲勞裂紋擴展壽命
疲勞裂紋萌生壽命是微觀缺陷發展到宏觀可檢測裂紋對應的壽命，可用疲勞理論方法確定；而疲勞裂紋擴展壽命是指宏觀可檢測裂紋擴展到臨界裂紋而發生破壞這個區間的壽命，可用斷裂力學方法確定[6]
與粗晶相比，超細晶材料的疲勞極限顯著提高，而抗疲勞裂紋擴展能力則降低[7]
晶粒尺寸對疲勞性能的雙重影響在于，細晶具有較高的抗裂紋萌生性，而粗晶則具有較強的抗裂紋擴展能力[8,9]
目前，關于超細晶純鈦疲勞裂紋擴展的研究報道較少
文獻[8]對比研究了粗晶純鈦和8道次ECAP變形超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為，發現超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展門檻值降低，裂紋擴展速率高于粗晶純鈦
而Hyun等[10]關于6道次ECAP變形超細晶純鈦的裂紋擴展實驗結果與之相反，發現超細晶純鈦抗疲勞裂紋擴展能力強于粗晶純鈦，認為其主要原因是塑性誘導裂紋閉合
Fintová等[11]對4道次ECAP+冷拔(Cold Drawing，CD)復合變形制備的超細晶純鈦的研究結果表明，ECAP+CD復合變形試樣的疲勞裂紋擴展門檻值低于粗晶，裂紋擴展速率高于粗晶
超細晶純鈦的抗疲勞裂紋擴展能力與其微觀組織特征密切相關，因此研究微觀組織對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展的影響有重要的意義
本文對比研究2道次室溫ECAP變形、ECAP+旋鍛(Rotary Swaging，RS)復合變形以及旋鍛后300℃和400℃退火1 h共4種具有不同微觀組織的超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為，分析不同晶粒尺寸以及微觀組織特征對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展行為的影響
從斷裂力學的角度分析不同狀態超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為的差異
1 實驗方法
實驗用材料為熱軋純鈦TA1棒材，其化學成分列于表1
將原始TA1棒材機加工成直徑為25
聲明：
“超細晶純鈦疲勞裂紋的擴展行為” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：劉曉燕,柳奎君,楊西榮,王敬忠,羅雷
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2025年06月20日 ~ 22日 
